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上海騰拔(ba)質(zhì)構(gòu)儀助力中(zhong)科院(yuan)在Nature子刊發(fā)表論(lun)文
近日,中國科(ke)學院上海(hai)高等研(yan)究院(yuan)研究人員在(zai)Nature子刊《npj | heritage science》發(fā)表(biao)了題為"Improving structure properties of Jinsha relic ancient ivory by microbial-induced carbonate precipitation"的研(yan)究論文(wen)。在該論文中,研(yan)究人員利(li)用上海騰(teng)拔Rapid TA國產(chǎn)質(zhì)構(gòu)(gou)儀用于測定xiangya文物的抗壓(ya)強度(du)。
從金沙(sha)遺址(zhi)出土的飽水(shui)xiangya文物,因埋藏過(guo)程中(zhong)有機質(zhì)分(fen)解而出現(xiàn)結(jié)(jie)構(gòu)損傷(shang)和韌(ren)性下降(jiang)的情況(kuang)。為此,本研(yan)究采用微生(sheng)物誘(you)導碳酸(suan)鹽沉淀(MICP)技術(shù),利(li)用具(ju)有 59.5 U 脲(niao)酶活性和 0.34 U 碳酸(suan)酐酶活性的巴(ba)氏芽孢桿(gan)菌,對飽(bao)水xiangya樣本(ben)進行(xing)處理。X 射線計(ji)算機斷層(ceng)掃描(CT)分析(xi)表明(ming),通過 MICP 生成(cheng)的碳酸鈣晶體(ti)有效填充了(le)孔隙,使總孔隙(xi)體積(ji)減少了 46.7%。具體而(er)言,1–60 納米范圍內(nèi)(nei)孔隙的(de)微孔體(ti)積和(he)比表面積分(fen)別減少了 50.9% 和(he) 57.6%。X 射線衍射(she)(XRD)分析證實,MICP 產(chǎn)生(sheng)的碳酸(suan)鈣晶體為方解(jie)石和(he)球霰石(shi)。此外,經(jīng) MICP 處理的(de)xiangya抗壓強(qiang)度達到(dao) 20.38 MPa,是未處理(li)樣本的 3.3 倍。這(zhe)些結(jié)果表明,MICP 技(ji)術(shù)能夠(gou)有效(xiao)加固出土(tu)的飽水(shui)xiangya。
采用質(zhì)構(gòu)儀對經(jīng)微生物(wu)誘導碳酸鹽沉(chen)淀(MICP)處理的xiangya樣(yang)本及對照組樣(yang)本的抗壓(ya)強度(du)進行了測(ce)試,結(jié)(jie)果如圖 8a 所示。經(jīng)(jing) MICP 處理的xiangya樣(yang)本抗壓(ya)強度為 20.38 MPa,是未處(chu)理xiangya樣本(6.20 MPa)的 3.3 倍。結(jié)(jie)果表明,MICP 處理(li)后xiangya的力學性(xing)能得(de)到顯著改(gai)善。這可能是因(yin)為 MICP 處理產(chǎn)生(sheng)的碳酸鈣(gai)沉淀填充(chong)了出(chu)土xiangya中的孔(kong)隙和裂(lie)縫,從而(er)加固了其結(jié)(jie)構(gòu)并(bing)提高了抗壓(ya)強度??箟簭?qiang)度測(ce)試后樣(yang)本的狀態(tài)如(ru)圖 8b 和(he) 8c 所示。未(wei)處理(li)的xiangya樣本在測試(shi)后發(fā)生(sheng)碎裂(lie),這可能(neng)是由于樣本內(nèi)(nei)部存在(zai)大量裂(lie)縫和孔隙,導(dao)致結(jié)(jie)構(gòu)完整(zheng)性較(jiao)低。相(xiang)比之下,經(jīng) MICP 處(chu)理的樣(yang)本在抗壓強度(du)測試后僅與壓(ya)頭接觸(chu)的部位發(fā)(fa)生碎裂(lie),整體(ti)并未破碎。這些(xie)結(jié)果(guo)表明,MICP 處(chu)理能有效(xiao)加固(gu)xiangya樣本并改(gai)善其(qi)整體力(li)學性能。
參考文獻:Yijun Zou et al. Improving structure properties of Jinsha relic ancient ivory by microbial-induced carbonate precipitation. npj | heritage science, 2025。